PSPD UNJA 2011

Mahasiswa mampu menjelaskan tentang Karbohidrat, fungsi KH, klasifikasi KH, cth KH yang pentingMahasiswa mampu menjelaskan tentang metabolisme KH baik anabolisme maupun katabolismeMahasiswa mampu menjelaskan tentang kontrol glukosa darah

Karbon dan Hidrat

Senyawa karbon yang mengandung gugus hidroksil

CnH2nOn

Cadangan energi jangka pendek

Cadangan energi jangka menengah

Komponen struktural sel

Berdasarkan jumlah unit gula 4 golonganMonosakarida 1Disakarida 2Oligosakarida 3-10Polisakarida >10

Berdasarkan lokasi gugus C=OAldosa (berupa aldehid)Ketosa (berupa keton)

Berdasarkan jumlah atom CTriosaTetrosaPentosaHeksosaHeptosaOktosa

D-gliseraldehid (KH paling sederhana)3 atom CBerupa aldehidAldotriosa

D-glukosa (KH terpenting dalam diet)Aldoheksosa dektrosa, gula anggur, gula darah>> di alam

D-fruktosa (termanis dari semua gula)Ketoheksosa

D-galaktosa (bagian dari susu)Bagian dari disakarida laktosa

D-ribosa (pembentukan RNA)Penyusun kerangka RNA genetikaBukan sumber energiBila atom C nomer 2 kehilangan O deoksiribosa penyusun kerangka DNA

-maltosa Kecambah padi-padian2 molekul glukosa

-laktosaGula susuGlukosa dan galaktosa

Sukrosa >> tumbuhan, contoh: tebuGlukosa dan fruktosa

Amilum/patiCadangan energi bagi tumbuhan2 macam : amilosa (pati berpolimer lurus) dan amilopektin (pati berpolimer cabang)>>

GlikogenCadangan engergi pada hewan dan manusiaDisimpan di hati dan ototSerupa dengan amilopektin

Selulosa/seratPolisakarida terbanyak

MukopolisakaridaMateri tipis, kental, menyerupai jelly dam melapisi sel

GlikoproteinProtein yang mengikat unit KH dengan ikatan kovalenProses proteksi imunologis, pengenalan sel-sel dan interaksi dengan bahan kimia lain

Lintasan anaboliksintesis proteinLintasan katabolikbiasa dalam bentuk fosfat energi tinggiLintasan amfibolikpenghubung lintasan anabolik dan katabolikcth: siklus asam sitrat

KH sumber energi utama, mudah diserap dalam bentuk sederhanaGlikogen simpanan energi, ribosa dalam asam nukleat Galaktosa dalam laktosa susu

Di amerika sekarang konsumsi KH mecapai 40% dari BM, pada tahun 1990 masih 60%. Penyebab kasus tingginya glukosa darah

Umum 80% dari karbohidrat dicerna mengandung glukosa; Sisanya: fruktosa, galaktosaGlukosa adalah sumber energi yang disenangi tubuh.

Bentuk dari Karbohidrat tergantung akan kebutuhan sel tubuh. Produksi ATP Sintesa Asam Amino.Glicogenesis Lipogenesis Ekskresi dalam urine (minimal)

Konsumsi mono dan disakarida lebih cepat meningkatkan glukosa darah menghasilkan adaptasi guna mempertahankan homeostatis plasma sekresi insulin

Pati tdk meningkatkan glukosa darah, pencernaan lambat

GlikolisisGlukosa + o2 2 piruvat + ATPOksidasi piruvatPiruvat asetil koA + ATPSiklus asam sitratAsetil Ko A siklus asam sitrat + ATPGlikogenesisGlukosa >> glikogenGlikogenolisisGlukosa

Sitosol semua selKatabolisme pemecahan glukosa menjadiAsam piruvat aerobAsam laktat anaerobJalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam piruvat asetil KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat (siklus kreb)Lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa

Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah:Glukosa + 2ADP + 2Pi 2 laktat + 2ATP + 2 H2O

Glukosa glukosa 6-fosfat dikatalisir oleh enzim heksokinase/glukokinase pada sel parenkim hati dan sel pulau langerhans pancreas. Proses ini memerlukan ATP . Enzim heksokinase dihambat oleh produk reaksi glukosa 6-fosfatGlukosa 6-fosfat fruktosa 6-fosfat, dibantu enzim fosfoheksosa isomerase dalam reaksi isomerasi aldosa-ketosa. Enzim ini hanya bekerja pada anomer glukosa 6-fosfat

Fruktosa 6-fosfat fruktosa 1,6 bifosfat, dengan bantuan enzim fosfofruktokinase. Enzim ini berperan penting dalam laju glikolisis. Reaksi ini memerlukan ATP.Fruktosa 1,6 bifosfat gliseraldehid 3-fosfat dan hidroksi aseton fosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim aldolase (fruktosa 1,6 bifosfat aldolase)

Gliseraldehid 3-fosfat dihidroksi aseton fosfat. Reaksi interkonversi. Dikatalisir oleh enzim fosfotriosa isomerase

Gliseraldehid 3-fosfat 1,3 bifosfogliserat. Enzim yang bertanggung jawab adalah gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase, yang tergantung pada NAD

1,3 bifosfogliserat 3 fosfogliserat + ATP, dibantu oleh enzim fosfogliserat kinase. 3-fosfogliserat 2-fosfogliserat, dikatalisir oleh enzim fosfogliserat mutase. Senyawa 2,3 bifosfogliserat (DPG) merupakan intermediate dalam reaksi ini2-fosfogliserat fosfoenol piruvat (PEP), dengan bantuan enzim enolase. Enzim enolase dihambat oleh fluoride. Enzim ini bergantung pada Mg atau Mn

PEP + ADP piruvat(enol) + ATP, dengan bantuan enzim piruvat kinase

- Anaerob: Piruvat + NADH Laktat + NAD dengan bantuan enzim laktat dehidrogenase - aerob: piruvat diambil oleh mitokondria asetil koA, akan dioksidasi menjadi CO2 melalui siklus asam sitrat

Hasil tingkat substrat: +4PHasil oksidasi respirasi: +6PJumlah : +10PDikurangi untuk aktivasi glukosa dan fruktosa : -2PTotal : +8P

Hasil tingkat substrat: +4PHasil oksidasi respirasi: +0PJumlah : +4PDikurangi untuk aktivasi glukosa dan fruktosa : -2PTotal : +2P

Terjadi di mitokondriaMerupakan jalur penghubung antara glikolisis dan siklus krebsMerupakan konversi glukosa menjadi asam lemak dan lemak dan sebaliknya

Piruvat + thiamine difosfat hidroksietil tiamin difosfat + CO2. Reaksi dekarboksilasi oleh komponen kompleks enzim piruvat dehidrogenaseHidroksietil tiamin difosfat + lipoamid teroksidasi asetil lipoamid, TDP lepasAsetil lipoamid + ko A-SH asetil koA + lipoamid tereduksi

Lipoamid tereduksi direoksidasi oleh FAD pada kehadiran dihidrolipoil dehidrogenase. FAD tereduksi dioksidasi Oleh NAD, yang akhirnya memindahkan ekuivalen pereduksi kepada rantai respirasi

Piruvat + NAD + Ko A Asetil Ko A + NADH + H + CO21 NADH: 3P

Siklus krebs atau siklus trikarboksilatMitokondriaMerupakan jalur bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein, hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak asam amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus tersebut.Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks mitokondria (bebas/melekat pada permuk membran interna mitokondria)

Oksidasi dari acetyl Coenzyme AReduksi dari coenzymes (NAD+, FAD+)Oxidative phosphorylationPemakaian NADH2 & FADH2 untuk membentuk ATP tambahan1 NADH: 3 P1 FADH2: 2P

3 Molekul NADH: 9P1 molekul FADH2: 2PPada tingkat substrat: 1PJumlah: 12P

Glikolisis: 8POksidsi piruvat: 6PSiklus kreb: 24PJumlah : 38P

C6H12O6 6 CO2 (dibuang) + 12 H2O + 36 - 38 ATP (energi yang berguna)

Glikogen merupakan simpanan karbohidrat utama dalam tubuhGlikogen otot berfungsi sebagai sumber heksosa yang tersedia dengan mudah untuk proses glikolisis di dalam otot dan hanya terkuras secara bermakna setelah melakukan olahraga berat dan lamaGlikogen hati sangat berhubungan dengan simpanan dan pengiriman heksosa keluar untuk mempertahankan kadar gula darah

Glukosa glukosa 6-fosfat. Fosforilasi yang dikatalisir oleh heksokinase (otot), glukokinase (hati)

Glukosa 6-fosfat(mengalami isomerase) glukosa 1-fosfat, dengan enzim fosfoglukomutase

Glukosa 1-fosfat +UTP(Uridin tiposfat) UDPGlc(Uridin Difosfat Glukosa) + pirofosfat, oleh enzim UDPGlc pirofosforilase

Hidrolisis pirofosfat inorganic oleh enzim pirofosfatase inorganikAtom C1 pada glukosa + UDPGlc ikatan glikosidik dengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, membebaskan UDP. Dikatalisir oleh enzim glikogen sintase*

Rantai glikogen primer diperpanjang dengan penambahan glukosa (mencapai 11 residu glukosa) enzim pembentuk cabang memindahkan bagian dari rantai 1 4 pada rantai berdekatan membentuk rangkaian 1 6 sehingga membuat titik cabang

Pemecahan glikogen menjadi glukosaTidak sama dengan glikogenesisMemerlukan enzim fosforilase untuk memutuskan ikatan glukosaEnzim glukan transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit trisakarida dari 1 cabang ke cabang lainEnzim pemutus cabang untuk menghidrolisis ikatan 16

Terjadi bila sumber energi dari KH tidak tersedia lagi.Tubuh menggunakan lemak dan protein sebagai sumber energiProses pembentukan glukosa dari senyawa non karbohidrat (lipid maupun protein)Terjadi di hepar (utama), ginjal dan usus

Lipid asam lemak + gliserol. Asam lemak dioksidasi menjadi asetil koAmasuk siklus krebs. Gliserol dibawa ke hepar dan masuk jalur glikolisis,Protein asam amino penyusunnya akan masuk ke dalam siklus krebsAsam laktat glukosaDengan tambahan 4 enzim baru: Piruvat karboksilase, PEP karboksikinase, F 1,6 Bpase, G6Pase

Fungsi:Menghasilkan NADPH sintesis asam lemak dan steroidMenghasilkan ribose 5P sintesis nukleotida dan asam nukleatTempat : semua sel, kecuali Otot

Untuk sintesis asam lemak, trigliserida, steroid dan asam aminoDalam sel darah merah: H2O2H2O2 + GSH GS-SG + H2O, enzim glutation peroksidaseGS-SG + 2 NADPH 2 GSH + 2 NADP, enzim glutation reduktaseRibose 5P asam nukleatDengan ATP 5fosforibosil pirofosfat (PRPP)

-D-glukosa 6 P 6-fosfoglukonolakton, dengan enzim G6PD, memerlukan Mg atau Ca, membutuhkan NADP dan menghasilkan NADP 6-glukonolakton 6-fosfoglukonat, dengan Mg atau Ca, enzim glukonolakton hidrolase6-fosfoglukonat senyawa antara 3-keto 6-fosfoglukonat, dengan enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase (mengontrol HMP shunt)

Senyawa antara ribulose 5 fosfatRibulosa 5-fosfat xylulose 5-fosfat dengan enzim ribulosa 5-fosfat epimeraseribosa 5-fosfat dengan enzim ribosa 5-fosfat ketoisomeraseXululosa 5P dan Ribosa 5P mengalami transketolase gliseraldehid 3P, memerlukan koenzim, TDP dan Mg. 2C dari xylulose 5P indah ke ribosa 5P ketosa sedoheptulosa 7P dan gliseraldehid 3P

Sedoheptulosa 7P dan gliseraldehid 3P fruktosa 6P dan eritrosa 4P. Enzim transaldolase memindah 3C dari keto dengan 7 C pada aldosa dengan 3CXylulosa 5P + eritrosa 4P fruktosa 6P dan gliseraldehid 3P, dengan enzim transketolase, memindahkan 2C, memerlukan tiamin dan Mg

Dianggap oksidasi 3 molekul glukosa 6P menjadi 3 molekul CO2 dan 3 molekul pentosa P3 molekul pentosa P 2 olakul glukosa dan 1 molekul gliseraldehid 3P

Kontrol glukosa darah ditentukan oleh :Reaksi kimia yg merupakan sumber glukosa Absorbsi BM, melibatkan hati utk mengambil glukosa dan menyimpannya sbg glikogenReaksi pengambilan glukosa oleh sel tubuh utk metabolisme normalnyaReaksi pengambilan glukosa oleh sel otot shg dpt disimpan sebagai glikogenTurunnya konsentrasi glukosa dan pengambilan glukosa oleh sel lain selain hati akan menyebabkan pemecahan glikogen glukosa (glikogenolisis) dan diikuti masuknya glukosa ke darah

Kadar gulukosa darah diatur oleh proses metabolik dan hormonal.

Kadar glukosa darah normal 50 100mg/dl

Glukokinase berperan penting dalam pengaturan gula darah setelah makan, mempunyai Km tinggi untuk glukosa (afinitas rendah), aktivitasnya naik saat gula darah masuk vena porta pengambilan glukosa dalam jumlah besar setelah makan.Heksokinase mempunyai Km rendah untuk glukosa, berfungsi dengan kecepatn konstan pada keadaan normal

Hormon Insulin berperan dalam mengatur glukosa darahSel beta pankreasInsulin >> hipoglikemia cepat kejangDihambat oleh epinefrinGlukagon bekerja berlawanan dengan efek insulinDiproduksi oleh sel alfa pankreasSekresi meningkat pada hipoglikemiaMenstimulasi glikogenolisis melalui aktivasi fosforilase dan glukoneogenesis dari asam amino dan laktat

Hormon kelenjar pituitari anterior ACTH, GHMeningkatkan kadar glukosa darahDiabetogenic hormon menghambat pemakainan glukosa oleh jaringan perifer

Glukokortikoid (korteks adrenal) kortisolMeningkatkan glukoneogenesisKatabolisme protein, menghambat penggunaan glukosa ekstra hepatik

SitokinAntagonsi efek terhadap insulin

EpinefrinDisekresi pda kondisi stresGlikogenolisis di hati (sekresi glukosa ke sirkulasi) dan otot (glikolisis meningkat)

Sebagai safety cap glukosa darah tinggi sebagian akan dikeluarkan dari ginjal (renal threshold)Renal treshold : 170 180 mg/dl>> glukosuria

Diabetes MellitusKadar gula tinggi akibat: sekresi Hormon insulin

enzim fosfoglukomutase mengalami fosforilasi**harus ada primer glikogen. Primer glikogen ini pada gilirannya dapat dibentuk pada suatu primer protein yang dikenal glikogenin*AMPsiklik atau cAMP dibentuk dari ATP oleh adenilil siklase pada permukaan dalam membarn sel dan berfungsi sebagai second messenger intrasel sebagai respon terhadap berbagai hormon, misalnya norepinefrin, epinefrin dan glukagon. *